JPH02280955A - セラミックスの鋳ぐるみ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックスと金属の複合製品を製造するた
めのセラミックスの鋳ぐるみ方法に関する。

（従来の技術） セラミックスは、耐熱性、耐摩耗性、耐食性等に優れて
いることより、その用途が拡大しつへあるが、靭性の点
でいま一つ信頼性に乏しく１例えばエンジンの排気ボー
ト、排気マニホールド等、衝撃を受ける用途には、セラ
ミックスの単独使用に代え、セラミックス成形体を金属
で鋳ぐるんで成る複合体を使用する例が多く見られる。

ところで　セラミックスを金属で鋳ぐるむ場合の問題点
として、溶湯を鋳込んだ際の熱衝撃によりセラミックス
成形体に破壊が生じ易いこと、鋳込み後の金属の凝固収
縮によりセラミックス成形体に大きな締付荷重が作用し
、これに起因して前記同様にセラミックス成形体に破壊
が生じ易いこと等が挙げられる。

そこで、上記破壊の対策として、例えば特開昭５９−８
４１５０号公報、特開昭８２−２７５５８２号公報等に
示されるように、予めセラミックス成形体にセラミック
ス、カーボン、ホウ化物等の繊維から成る緩衝材を巻付
け、しかる後に金属を鋳込むようにすることが有効とな
る。すなわち、か−る緩衝材の存在により、鋳込み時に
セラミックス成形体への急激な熱の伝達がなくなって熱
衝撃が緩和され、しかも干渉材が金属の凝固収縮を吸収
する役割りをなし、上記したセラミックス成形体の破壊
を未然に防止できるようになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記セラミックス成形体の周面に緩衝材
を巻付ける対策によれば、十分な効果を得るには緩衝材
を何層も巻付けなければならず、特にセラミックス成形
体の形状が複雑となる場合には、その巻付に多大の労力
と時間とを要して生産性の低下が避けられないという問
題があった。また積層厚さに変化を付けるのが困難であ
るばかりか、場所によって積層厚さが過大にまたは過小
になり易く、セラミックスの破壊防止対策として万全と
ならないという問題もあった。

本発明は、上記従来の問題を解決することを課題として
なされたもので、その目的とするところは、セラミック
スの破壊を容易かつ確実に防止することができるセラミ
ックスの鋳ぐるみ方法を提供することにある。

帽１を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するため、鋳ぐるみ金属の鋳
込み温度より融点の高い材料の粉末または繊維を含ませ
た溶融樹脂または溶融ゴムをセラミックス成形体の周面
に塗布し１次いで塗膜を加熱して樹脂またはゴム分を焼
失させ、しかる後に前記セラミックス成形体の周りに金
属溶湯を鋳込むようにしたことを特徴とする。

本発明において、溶融樹脂または溶融ゴムに含ませる材
料としては、例えば、黒鉛、酸化物系、窒化物系、ホウ
化物系等の各種セラミックス粉末を始め、炭素繊維やガ
ラス繊維等の短繊維、あるいは鋳ぐるみ金属の鋳込み温
度より融点の高い金属粉末を用いることができる。

また上記樹脂としては、その種類を限定するものでなく
、例えばフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メ
ラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは加熱、焼失過程
においてそれ程粘性が低下しない熱可塑性樹脂を選択す
ることができる。

本発明は、粉末、繊維等を含ませた溶融樹脂またはゴム
をセラミックス成形体に塗布した後、前記樹脂分または
ゴム分を加熱、焼失させることを基本とするが、前記塗
布の方法は任意であり、例えばハケ塗り、ローラ塗り、
デイピング等の方法を用いることができる。このように
して形成した塗膜は、上記加熱、焼失に先行して一旦硬
化または固化させるようにしても良いものである。また
塗膜の厚さは、特に限定するものでないが、所望の効果
を上げかつ製品としての結合の安定性を確保するため、
０．５〜５゜０ｍｍ好ましくは１．０〜３．（Ｉｓ鵬と
するのが良い。

（作用） 上記のように構成したセラミックスの鋳ぐるみ方法にお
いては、セラミックス成形体上の塗膜を加熱して、樹脂
分またはゴム分を焼失さることにより、セラミックス成
形体の周面に材料の粉末または繊維から成る緩衝層が空
隙を有する状態で形成され、この緩衝層が後の金属溶湯
鋳込み時においてセラミックス成形体に生じる熱衝撃を
緩和し、かつ凝固収縮にともなうセラミックス成形体に
対する締付力を緩和する。しかも、この緩衝層の厚さは
、塗布厚さを変えるだけで簡単に調整することができる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面も参照して・説明する
。

第１図および第２図は、本発明にか−るセラミックスの
鋳ぐるみ方法で得た複合体を示したもので、筒状のセラ
ミックス成形体１の外側に鋳ぐるみ金属としての鋳造体
２が配され、両者の間には緩衝層３が介在している。干
渉層３は、こ−では黒鉛粒子４の集合体から成るもので
、２〜３■ｌ程度の厚さを有し、この中には多数の空隙
が形成されている。

以下、上記複合体を得るための方法を具体的に説明する
。

先ず、第３図に示すように、溶融フェノール樹脂１１と
黒鉛粉末１２とをｌ：１の配合比で混合槽１３に供給し
、撹拌翼１４で良く混合して混合物１５を得、この混合
物１５を上記セラミックス成形体ｌの周面に２〜３ｔｓ
の厚さになるようにハケで塗布した０次に、前記混合物
１５を塗布したセラミックス成形体１をわずか加熱して
フェノール樹脂を硬化させ、続いてその全体を、第４図
に示すように、ヒータ１７により約５００℃に加熱保持
された焼却炉ＩＢに装入した。第４図において、５は前
記混合物１５の塗布により形成されたセラミックス成形
体１上の塗膜を表わしており、焼却炉ｌθ内において前
記塗Ｊ１５Ｉ４中の樹脂分が燃焼し、セラミックス成形
体１０周面には黒鉛粒子のみが残り、かつ樹脂の焼失跡
には空隙が形成されるようになる。このようにしてセラ
ミックス成形体１の周面には、黒鉛粒子４の集合体とし
ての前記緩衝層３が形成され１次に、このセラミックス
成形体１を鋳型（図示略）にセットし、その周りに金属
溶湯を鋳込み、これにより前出第１図に示した複合体が
得られるようになる。

しかして、上記のようにして得た複合体の内部を透過Ｘ
線により検査した結果、内部のセラミックス成形体ｌに
は全くワレは認められなかった。これは、金属溶湯の鋳
込みに際して、前記緩衝層３がセラミックス成形体１へ
の熱の急激な伝達をやわらげ、かつ外側の鋳造体２の凝
固収縮を吸収する役割りをなし、結果としてセラミック
ス成形体ｌのワレ発生を防止できたものと推察される。

なお、複合体中の緩衝層３は、複合体の使用に際して、
外側の鋳造体７から内部のセラミックス成形体１へ作用
する圧縮応力を緩和する役割りをなし、しかもこの中の
空隙が断熱効果を有し、結果として複合体の機能上の信
頼性は一層高まるようになる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明にか−るセラミッ
クスの鋳ぐるみ方法によれば、塗布、加熱の工程を経て
、簡単にセラミックスの周面に緩衝層を形成することが
でき、セラミックスの破壊を防止する中で、効率良くセ
ラミックスを鋳ぐるむことができる効果を奏する。しか
も緩衝層の厚さは、塗布厚さを変えるだけで簡単に調整
することができ、セラミックス成形体の形状あるいは鋳
ぐるみ金属の種類に対応したワレ防止対策が可能になっ
て、適用範囲が著しく拡大する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にか−るセラミックスの鋳ぐるみ方法で
得た複合体の構造を示す断面図、第２図は第１図のＡ部
拡大断面図、第３図は本発明の途中工程である混合物製
造工程を示す模式図、第４図は同じく本発明の途中工程
である加熱工程を示す模式図である。 ｌ　・・・　セラミックス成形体 ２　・・・　鋳造体 ３　・・・　緩衝層 ３ａ　　・・・　黒鉛粒子 特許出願人　トヨタ自動車株式会社 代理人　　　弁理士　萼　優美（ほか２名）笛１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳ぐるみ金属の鋳込み温度より融点の高い材料の
   粉末または繊維を含ませた溶融樹脂または溶融ゴムをセ
   ラミックス成形体の周面に塗布し、次いで塗膜を加熱し
   て樹脂またはゴム分を焼失させ、しかる後に前記セラミ
   ックス成形体の周りに金属溶湯を鋳込むことを特徴とす
   るセラミックスの鋳ぐるみ方法。